Q=kS(T-1)「液体在恒定沸腾温度t蒸发 饱和蒸汽加热,T下冷凝 2、变温差传热:Mt随位置改变 热流体质量流量Ws,比热Cpl CP为均值 冷流体质量流量W,比热Cn条」Ws为常数 件K为常数 (无热损失) 按热流方向T1>72 =71-1,△M2=72-12(并流) t2,△M2=T2-1(逆流) 逆流:d=-H5:1T=- Wscl dt 并流:d= wec dr=Ws2cn,dh 逆流:d(△) =dT-dt= 并流:d(△)=dr-dh d(Ar △t const do KarAt K=const 1rM2d(△r)△t2-△t O= KS KS△ n(△2/A1) 对于并流d(△M)<0,M1>M2 对于逆流rWsp>H2cp2d(A)>0,M4<A W d(△)<0,△4> K=a+bMa,b为常数
56 Q KS T t = − ( ) 液体在恒定沸腾温度 t 蒸发 饱和蒸汽加热，T 下冷凝 2、变温差传热： t 随位置改变 热流体质量流量 WS1，比热 Cp1 CP为均值 冷流体质量流量 WS2，比热 CP2 条 WS为常数 件 K 为常数 (无热损失) 按热流方向 1 1 1 2 2 2 1 2 1 1 2 2 2 1 ( ) ( ) t T t t T t T T t T t t T t = − = − = − = − ， 并流 ， ， 逆流 逆流： 1 2 1 2 dQ W c dT W c dt = − = − S p S p 并流： 1 2 1 2 dQ W c dT W c dt = − = S p S p 逆流： ( ) 2 2 1 1 1 1 S p S p d t dT dt dQ W c W c = − = − 并流： ( ) 1 1 2 2 1 1 S p S p d t dT dt dQ W c W c = − = − + ( ) ( ) 2 1 . d t d t t t const dQ Q KdS t − = = = K const = 2 ( ) 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 ln( / ) ln( / ) t S t o m m d t t t dS K t Q t t t t Q KS KS t t t t t t − = − − = = = 对于并流 d t t t ( ) 0, 1 2 对于逆流 1 1 2 2 1 2 ( ) 0, W c W c d t t t S p S p 1 1 2 2 1 2 ( ) 0, W c W c d t t t S p S p K a b t = + a，b 为常数
d(△) d(△)△t,-△ a△t+b n(K21/K1A2) K为变数: ∫=∫ k(7-)="c小lk(x-) 3、错流与折流:△tn=M 温差修正系数 冷流体温升」 热流体温降_T-72 最初温差T1-1 冷流体温升t2-41 =f(P,R)查图 图解积分(习题5-59) 第五节对流传热系数的关联式 、影响传热膜系数的因素: 体流动状态 层流:忽略自然对流时,层流膜层=r 湍流:主要热阻在层流层,Re↑,边界层减薄,α↑ a>a层(注意管件、内构件影响,Re=200 引起流动的原因: 自然对流时,近壁面处温度t>主流t 膨胀公式:1=1(+A)M=1-4:(A-p)g=gN β体积膨胀系数。强制对流与Re有关 3、物性:Cn2,,D,,B都是t的函数 4、传热面形状,大小,位置。(特征尺寸) 5、有无相变化, 二、对流传热中的因次分析法: f(p,u,2,cn,B,△,u,L 按确定的几何形状讨论,经因次分析可以得到 aC=rmps.Bg△Np2 A Nusselt Reynold Prand Grashof (对流传热)(流动)(物性)(自然对流) 对流强制:M=f(RePr) 自然对流:N=∫(ReG)
57 2 2 ( ) ( ) 1 1 2 1 2 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 ln( / ) t S t t o t d t d t t t t t dS S K t Q a t b t Q K t K t Q S K t K t − − = = + − = K 为变数： ( ) ( ) 1 2 1 1 S T S p o T dQ dT S dS w c K T t K T t = = = − − 3、错流与折流： m m( ) = t t 逆 ：温差修正系数 2 1 1 1 t t P T t − = − 冷流体温升 ＝ 最初温差 1 2 2 1 T T R t t − = − 热流体温降 ＝ 冷流体温升 = f P R ( , ) 查图 图解积分 （习题 5－59） 第五节 对流传热系数的关联式 一、影响传热膜系数的因素： 1、流体流动状态： 层流：忽略自然对流时，层流膜层＝r 湍流：主要热阻在层流层，Re，边界层减薄， 湍 层 （注意管件、内构件影响，Re＝2000？） 2、引起流动的原因： 自然对流时，近壁面处温度 t >主流 t1 膨胀公式： ( ) 1 1 ( ) 1 1 1 1 t t t t g g t = + = − − = 体积膨胀系数。 强制对流与 Re 有关。 3、物性： , , , , p c 都是 t 的函数 4、传热面形状，大小，位置。（特征尺寸） 5、有无相变化， 二、对流传热中的因次分析法： = f c t u L ( , , , , , , , p ) 按确定的几何形状讨论，经因次分析可以得到 3 2 2 , , p lu g t c f = Nusselt Reynold Prandt Grashof （对流传热） （流动） （物性） （自然对流） 对流强制： Nu f = (Re,Pr) 自然对流： Nu f Gr = (Re, )
滞流:N=f( Re, Pr, Gr) 1)应用范围 2)定性尺寸: 3〉定性温度:物性值 (1+2)/2膜温,壁面一主体 +(1+t2)/2 流体在管内强制对流的α: 1、圆形直管内,强制湍流: u=C Pr 1)低粘度流体(<2倍常温水粘度)Mn=a=0.023Re08r C/d>60,Re>10000Pr=0.7~120 流体被加热n=0.4,流体被冷却n=0.3, 热流方向的影响,主要影响边界层厚度(μ值变化) 定性尺寸d 定性温度t=(1+t2)/2 管壁温度与流体平均温度相差不大 与μ有关,水不超过20~30℃,油不超过10℃) 边界层形成(形体阻力)短>a长 当/d<60,校正项(1+(d10)0)。例如:/d=30~40,校正项:107~1.02 2)高粘度流体(温差过大) N=0.027Reo8Pr03(/4n) C/d>60,Re>10000,Pr0.7~16700 定性尺寸d 定性温度(1+t2)/2,μ壁温下的粘度 2、圆形直管内,强制滞流 1)速度分布不同 复杂性2)存在自然对流影响 3)、入口段较大100d (Re=2000) 1)忽略自然对流影响:(Gr=BgNp2E2)<2500 Nu=1.86RePr(d/0(ulu). 4 e<2300,0.6 10 (短管)μ壁温下粘度。t=(41+12)/2 2)Gr>25000 M=O74Rc"(Gr)“P或=08(1+0030) 水平管、Re<2300,C/d>50
58 滞流： Nu f Gr = (Re,Pr, ) 1〉应用范围：Re，Pr 2〉定性尺寸： ， 3〉定性温度： 物性值 1 2 ( )/ 2 t t + 膜温，壁面－主体 1 2 ( ) / 2 2 w t t t + + 三、流体在管内强制对流的： 1、圆形直管内，强制湍流： Rem n Nu C Pr = 1)低粘度流体（<2 倍常温水粘度） 0.8 0.023Re di n Nu Rr = = / 60 Re 10000 Pr 0.7 ~ 120 d = ， 流体被加热 n＝0.4，流体被冷却 n＝0.3， 热流方向的影响，主要影响边界层厚度（ 值变化） 定性尺寸 di 定性温度 1 2 t t t = + ( )/ 2 管壁温度与流体平均温度相差不大 （与有关，水不超过 20～30℃，油不超过 10℃） 边界层形成（形体阻力） 短 > 长 当 / 60 d ，校正项 0.7 (1 ( / ) ) + d 。例如： / 30 ~ 40 d = ，校正项：1.07~1.02 2)高粘度流体（温差过大） 0.8 0.33 0.14 0.027 Re Pr ( / ) Nu = w / 60 Re 10000 Pr 0.7 ~16700 d ， ， 定性尺寸 di 定性温度 1 2 ( )/ 2 t t + ， w 壁温下的粘度 2、圆形直管内，强制滞流 1) 速度分布不同 复杂性 2) 存在自然对流影响 3)、入口段较大 100d （Re＝2000） 1)忽略自然对流影响： ( ) 2 3 2 Gr g t = / 25000 1/ 3 1/ 3 1/ 3 0.14 1.86Re Pr ( / ) ( / ) Nu d = w Re 2300, 0.6 Pr 6700 Re Pr 10 d （短管） w 壁温下粘度。 1 2 t t t = + ( )/ 2 2) Gr 25000 ( ) ( ) 0.2 0.2 1/3 0.1 Nu Gr f Gr = = + 0.74Re Pr Pr 0.8 1 0.015 或 水平管、 Re 2300, / 50 d